学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

改性分子筛负载TiO_2光催化活性的研究

作　者: 于杨
导　师: 张文杰
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 环境工程
关键词: TiO2 负载型TiO2 HZSM-5
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 73次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

多相光催化以TiO₂为基础，作为一种新的“先进的氧化过程”备受关注，因为它可以有效去除液态和气态污染物。目前，TiO₂半导体光催化降解水中污染物技术已得到广泛的肯定，尤其是在染料废水领域。本论文首次研究了磷酸和草酸改性分子筛负载TiO₂的光催化性能。通过采用离子交换法磷酸、草酸处理NaZSM-5分子筛制得不同酸处理浓度的χHZSM-5，并用溶胶-凝胶法将TiO₂负载在分子筛表面，以提高TiO₂吸附性能和光催化活性。利用XRD、SEM、FT-IR、XPS和BET等表征方法对经磷酸改性的分子筛和该分子筛负载的TiO₂光催化剂进行了表征，并用UV-Vis对降解后的活性艳红X-3B溶液进行了研究，得到以下结果：磷酸处理对ZSM-5分子筛的表面形貌和晶体结构影响不大；负载前后TiO₂的晶型都为锐钛矿型，分子筛负载TiO₂减小了TiO₂晶粒的尺寸，并且TiO₂晶粒尺寸随负载量的增大而增大；HZSM-5和TiO₂/χHZSM-5比表面积随磷酸处理浓度的增加而增大，TiO₂/χHZSM-5的比表面积随负载量的增大而减小；TiO₂与分子筛之间没有出现Ti-O-Si键，属于物理混合，钛是以四价钛的形式存在。通过对负载前后TiO₂的吸附性能和光催化性能的测试，发现将TiO₂负载到分子筛表面可以增强催化剂的吸附性，并且催化剂吸附率随着TiO₂负载量的增大而降低。通过磷酸改性HZSM-5负载TiO₂有效地提高了TiO₂的光催化性能，最佳的磷酸改性浓度为0.5mol/L，并且最佳负载量为50%。纯TiO₂光催化降解4h后，活性艳红X-3B溶液紫外区吸收峰基本消失。与纯TiO₂相比，50%TiO₂/0.5HZSM-5光照2h就可以基本完成对活性艳红X-3B的降解，相比纯TiO₂提高了光催化反应效率。XRD、XPS结果显示经草酸处理的分子筛负载TiO₂后TiO₂和ZSM-5的晶相结构和Ti的价态均未发生改变，TiO₂以锐钛矿相存在。经光催化测试得出60%TiO₂/3HZSM-5光催化活性最高，经光照2h就可使甲基橙溶液完全降解，而纯TiO₂需要3h。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第1章绪论  14-28
  1.1 概述  14-15
  1.2 纳米 TiO_2的光催化氧化机理  15-16
  1.3 纳米 TiO_2的制备方法  16-17
  1.4 光催化反应的影响因素  17-19
    1.4.1 TiO_2的结构对光催化反应的影响  17-18
    1.4.2 反应条件对光催化活性的影响  18-19
  1.5 TiO_2实际应用需解决的问题  19-20
    1.5.1 提高 TiO_2光量子效率、光激发波长  19-20
    1.5.2 克服 TiO_2光催化剂的易失活性  20
  1.6 分子筛负载二氧化钛简介  20-24
    1.6.1 分子筛概况  20-21
    1.6.2 ZSM-5 分子筛  21-22
    1.6.3 分子筛负载 TiO_2的优势  22
    1.6.4 分子筛负载 TiO_2的光催化机理  22-23
    1.6.5 分子筛负载 TiO_2方法  23-24
  1.7 染料的选取  24-26
  1.8 本文选题意义与研究内容  26-28
    1.8.1 选题意义  26-27
    1.8.2 研究内容  27-28
第2章实验及测试方法  28-36
  2.1 原料、试剂与仪器  28-29
    2.1.1 原料、试剂  28-29
    2.1.2 实验仪器  29
  2.2 研究方法  29-32
    2.2.1 实验工艺流程  29-30
    2.2.2 X 射线衍射分析(XRD)  30
    2.2.3 扫描电镜分析(SEM)  30
    2.2.4 红外光谱分析(FT-IR)  30-31
    2.2.5 X 射线光电子能谱(XPS)  31
    2.2.6 BET 比表面积  31
    2.2.7 紫外可见吸收光性质(UV-Vis)  31-32
  2.3 离子交换法制备χHZSM-5  32-33
  2.4 TiO_2和 TiO_2/HZSM-5 的制备  33
  2.5 光催化活性的测定  33-36
    2.5.1 光催化降解活性艳红 X-3B  33-35
    2.5.2 光催化降解甲基橙  35-36
第3章磷酸浓度对其改性 ZSM-5 负载 TiO_2 光催化活性的影响  36-47
  3.1 序言  36
  3.2 实验结果与讨论  36-46
    3.2.1 催化剂的晶体结构  36-38
    3.2.2 催化剂的形貌  38-39
    3.2.3 红外光谱分析  39-41
    3.2.4 X 射线光电子能谱  41-42
    3.2.5 催化剂比表面积  42-43
    3.2.6 催化剂的光催化活性  43-46
  3.3 本章结论  46-47
第4章负载量对 TiO_2/HZSM-5 光催化活性的影响  47-55
  4.1 实验方案  47
  4.2 实验结果与讨论  47-51
    4.2.1 催化剂形貌  47-48
    4.2.2 催化剂的晶体结构  48-49
    4.2.3 FT-IR 光谱分析  49-50
    4.2.4 催化剂的比表面积、晶粒尺寸与吸附性能  50-51
  4.3 催化剂的光催化活性测试  51-53
    4.3.1 TiO_2负载量对活性艳红 X-3B 溶液降解率的影响  51-53
    4.3.2 TiO_2负载量对甲基橙溶液降解率的影响  53
  4.4 本章结论  53-55
第5章热处理条件对 50%TiO_2/0.5HZSM-5 物化性能的影响  55-67
  5.1 热处理条件对 50% TiO_2/0.5HZSM-5 晶型和比表面积的影响  55-57
    5.1.1 煅烧温度对 50% TiO_2/0.5HZSM-5 晶型和比表面积的影响  55-56
    5.1.2 煅烧时间对 50% TiO_2/0.5HZSM-5 晶型的影响  56-57
  5.2 热处理条件对 50% TiO2/0.5HZSM-5 晶型和比表面积的影响  57-60
    5.2.1 煅烧温度对 50% TiO2/0.5HZSM-5 晶型和比表面积的影响  57-59
    5.2.2 煅烧时间对 50% TiO2/0.5HZSM-5 晶型的影响  59-60
  5.3 煅烧温度对活性艳红 X-3B 溶液降解率的影响  60-61
  5.4 煅烧时间对活性艳红 X-3B 溶液降解率的影响  61-62
  5.5 TiO_2用量对活性艳红 X-3B 降解率的影响  62-63
  5.6 光照时间对活性艳红 X-3B 溶液降解率的影响  63-64
  5.7 负载量 TiO_2/χHZSM-5 与活性艳红 X-3B 降解率的关系  64
  5.8 活性艳红 X-3B 的降解情况紫外-可见光谱分析  64-66
  5.9 本章结论  66-67
第6章草酸改性 ZSM-5 对其负载 TiO_2光催化性能的影响  67-81
  6.1 序言  67
  6.2 催化剂的表征  67-74
    6.2.1 SEM 分析  67-70
    6.2.2 XRD 分析  70-71
    6.2.3 XPS 分析  71-74
  6.3 催化剂的光催化活性分析  74-79
    6.3.1 草酸处理浓度对甲基橙降解率的影响  74-75
    6.3.2 负载量对甲基橙降解率的影响  75-76
    6.3.3 TiO_2用量与甲基橙降解率关系  76-77
    6.3.4 反应时间对甲基橙降解率的影响  77-78
    6.3.5 pH 值对甲基橙降解率的影响实验  78-79
  6.4 本章结论  79-81
结论  81-83
参考文献  83-91
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  91-92
致谢  92-93

改性分子筛负载TiO_2光催化活性的研究

内容摘要

全文目录

相似论文